问题
1. 单线程如何做到异步
2. 事件循环的过程是怎么样的
3. macrotask和microtask是什么,它们有什么区别
单线程和异步
js是单线程、异步的,那么单线程是如何做到异步呢?先了解下单线程和异步的关系。
js的任务分为同步和异步两种,它们的处理方式不同,同步任务是直接在主线程上排队执行,异步任务则会被放到任务队列中,若有多个任务(异步任务) 则要在任务队列中排队等待,任务队列类似一个缓冲区,任务下一步会被移到调用栈(call stack),然后主线程执行调用栈的任务。
单线程是指js引擎中负责解析执行js代码的线程只有一个(主线程),即每次只能做一件事,而我们知道一个ajax请求,主线程在等待它响应的同时会去做其他事情,浏览器先在事件表注册ajax的回调函数,响应回来后调用函数会被添加到任务队列中等待执行,不会造成线程阻塞,所有说js处理ajax请求的方式是异步的。
总而言之,检查调用栈是否为空,以及确定把哪个task加入到调用栈的这个过程就是事件循环,而js实现异步的核心就是事件循环。
调用栈和任务队列
调用栈是一个栈结构,函数调用会形成一个栈帧,帧中包含了当前执行函数的参数和局部变量等上下文信息,函数执行完毕后,它的执行上下文会从栈中弹出。
下图是调用栈和任务队列的关系图
事件循环
关于事件循环,HTML规范的介绍
There must be at least one event loop per user agent, and at most one event loop per unit of related similar-origin browsing contexts.
An event loop has one or more task queues.
Each task is defined as coming from a specific task source.
从规范理解,浏览器至少有一个事件循环,一个事件循环至少有一个任务队列(macrotask),每个任务都有自己的分组,浏览器会为不同的任务设置优先级。
macrotask & microtask
规范提到两个概念,但没有详细介绍,查阅一些资料大概可以总结如下:
macrotask: 包含执行整体的js代码,事件回调,XHR回调,定时器(setTimeout/setInterval/setImmediate),IO操作,UI render
microtask: 更新应用程序状态的任务,包括promise调用,MutationObserver,process.nextTick,Object.observe
其中serImmediate和process.nextTick是nodejs的实现
事件处理过程
关于macrotask和microtask的理解,下面这张图介绍非常清楚:
总结起来,一次事件循环的步骤包括:
1. 检查macrotask队列是否为空,非空则到2,为空则到3
2. 执行macrotask中的一个任务
3. 继续检查microtask队列是否为空,若有则为4,否则到5
4. 取出microtask中的任务执行,执行完成返回到步骤3
5. 取出视图更新
macrotask & microtask的执行顺序
下面一段代码感受:
控制台输出的log顺序是什么?下图分析:
首先,全局代码(main())压入调用栈执行,打印start,接下来setTimeout压入macrotask队列,promise.thrn回调放入microtask队列,最后执行console.log('end'),打印end。
至此,调用栈中的代码被执行完成,回顾macrotask的定义,我们知道全局代码属于macrotask,macrotask执行完,接下来就是执行microtask队列的任务,执行promise回调打印promise1。
promise回调函数默认返回undefined,promise状态变为fullfill触发接下来的then回调,继续压入microtask队列,event loop会把当前的microtask队列一直执行完,此时执行第二个promise.then回调打印出promise2。
这时microtask队列已经为空,从上面的流程图可以知道,接下来主线程会做一些UI渲染工作(不一定会做),然后开始下一轮event loop,执行setTimeout的回调,打印setTimeout。这个过程会不断重复,也就是所谓的实际循环。
视图渲染的时机
回顾上面的时机循环示意图,update rendering(视图渲染)发生在本轮事件循环的microtask队列被执行完之后,也就是说执行任务的耗时会影响视图渲染的时机。通常浏览器会以每秒60帧(60fps)的速度刷新页面,据说这个帧率最适合人眼交互,大概16.7ms渲染一帧,所有如果要让用户觉得顺畅,单个macrotask及它相关的所有microtask最好能在16.7ms内完成。
不是每轮事件循环都会执行视图更新,浏览器有自己的优化策略,例如把几次的视图更新累积到一起重绘,重绘之前会通知requestAnimationFrame执行回调函数,也就是说requestAnimationFrame回调的执行时机是在一次或多次事件循环的UI render阶段。
一下代码可以验证
运行结果如下:
总结
1.事件循环是js实现异步的核心
2.每轮事件循环分为3个步骤:
2.1 执行macrotask队列的一个任务
2.2 执行完当前microtask队列的所有任务
2.3 UI render
3.浏览器只保证requestAnimationFrame的回调在重绘之前执行,没有确定的时间,何时重绘由浏览器决定。